WO1999051383A1 - Verfahren zum verschweissen eines doppellagenbleches mit einem fügeblech - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for welding a double-layer sheet, in particular impregnated sheet, having an intermediate layer made of combustible material, in particular impregnated paper, to a joining sheet by spot or roller seam resistance welding with welding electrodes to be contacted on the outer sides of the two cover sheets of the double-layer sheet.
- Double-layer sheets are known in various designs.
- a known double-layer sheet (DE 195 03 166 AI), of which at least one cover sheet has knobs, the two cover sheets are welded to one another on the end faces of the knobs, although not all knobs need to be welded to the other cover sheet.
- Such double-layer sheets are characterized by a high area moment of inertia with a relatively small area weight. Because of this property, they are predestined to be used in motor vehicles.
- the two cover plates can be easily welded to each other on the front sides of the knobs to be contacted by resistance welding.
- the invention has for its object to develop a method which ensures that a joining plate is connected to both cover plates of a double-layer plate having an insulating intermediate layer by resistance welding.
- This object is achieved in a method of the type mentioned at the outset in that one of the joining plates arranged on one side of the double-layer plate - 3 -
- one side of the double-layered sheet can be contacted via the fitting Fugeblech than the weld face and the other welding electrode with, said first the intermediate layer in the area of the welding point is burned by controlled heating of the cover plates, in that the current flow between the two welding electrodes initially takes place via the two large-area contacting cover plates and at least one shunt adjacent to the welding point, and after the welding point has been burnt free, the cover plates at the welding point by targeted local Pressurization brought into electrically conductive contact and welded together with the joint plate.
- the joint plate is welded to both cover plates, because when the welding electrodes are placed on, a too high current density and thus overheating of the cover plates at the weld point are avoided.
- the current flowing in the cover plates is distributed over a large cross-sectional area and initially only leads to the insulating intermediate layer which is disruptive for the welding being burned away at least in the immediate vicinity of the welding location. Only then does the cover sheet come into direct contact at the welding site. Then there is no longer a risk of burnout or ring-shaped burnout at the contact point of the cover plate with the welding electrode. A sufficiently large current flow to burn away is made possible via the shunt. With a knobbed sheet it can - 4 -
- a plate-shaped welding electrode or an annular welding electrode with a central support pin is used for the large-area contacting by means of the one welding electrode.
- a lost piece of sheet metal is used between the welding electrode and the cover plate, which is also welded together. Such a lost piece of sheet metal is also advantageous in that it has a reinforcing effect.
- a welding electrode with a spherical contact surface is used for the other welding electrode.
- the welding electrode with the spherical contact surface presses the cover plate into the cavity of the double-layer plate via the joint plate and brings it into contact with the other cover plate.
- Figure 1 shows a double layer sheet arranged between two welding electrodes and joint sheet in - 5 -
- FIG 2 shows the double-layer sheet and the joining plate according to Figure 1 after welding
- Figure 3 is a double-layer sheet with joining sheet and a lost piece of sheet metal after welding in an isometric view.
- a double-layer sheet shown in FIG. 1 consists of two cover sheets 1, 2 made of steel with a characteristic thickness of 0.2 to 0.4 mm.
- the lower cover plate 1 shown in the drawing is flat, while the upper cover plate 2 is provided with knobs 3, 4.
- the two cover plates 1, 2 are welded to one another on the end faces of the knobs 3, 4.
- the holes 6, 7 in the intermediate layer 5 correspond to the knobs 3, 4, so that when the two cover plates 1, 2 are welded, they touch directly on the end faces of the knobs 3, 4. With a usual nub depth of just under 2 mm and sheet thicknesses of 0.2 to 0.4 mm, this results in a double-layer sheet of around 2 mm overall thickness.
- the joining plate 8 is laid flat against the outer side 1 a of the flat cover plate 1, as shown in FIG. 1. Then welding electrodes 9, 10 are attached from both sides. As can be seen, the axes of the welding electrodes 9, 10 lie in the area of the insulating intermediate layer 5 and not in the area of a nub 3, 4.
- the upper welding electrode 10 is designed as a ring electrode. It has a contact ring 10a and a central support pin 10b, which is set back somewhat so that it does not make contact with the ring contact 10a when the welding electrode 10 is placed on the outer side 2a of the knobbed cover plate 2. As soon as current is supplied in this constellation, this current is distributed over a large area in the cover plates 1, 2, the areas welded to one another forming a shunt on the knobs 3, 4.
- a lost piece of sheet metal 13 has been used instead of the annular welding electrode 10.
- the same welding electrode as the welding electrode 9 in the exemplary embodiment in FIG. 1 can be attached to this piece of sheet metal 13.
- an artificial shunt can be produced by connecting an electrical bridge to the side of the joint plate that is connected to the opposite cover plate.
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verschweissen eines eine Zwischenlage (5) aufweisenden Doppellagenbleches (1, 2), insbesondere Noppenbleches, mit einem Fügeblech (8) durch Punkt- oder Rollnahtschweissen. Bevor die Verschweissung des Fügebleches (8) mit den beiden durch die Zwischenlage (5) beabstandeten Deckblechen (1, 2) des Doppellagenbleches durchgeführt wird, wird durch den grossflächig in die Deckbleche (1, 2) von den angesetzten Schweisselektroden (9, 10) eingeleiteten und über einen Nebenschluss neben der Schweissstelle (12) geleiteten Strom der Bereich (11) um die Schweissstelle (12) von der Zwischenlage (5) freigebrannt. Erst dann werden die Bleche unter gezielter örtlicher Druckbeaufschlagung in leitenden Kontakt miteinander gebracht und die Verschweissung vollzogen.
Description
Verfahren zum Verschweißen eines Doppellagenbleches mit einem Fügeblech
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschweißen eines eine Zwischenlage aus verbrennbarem Material, insbesondere imprägniertem Papier, aufweisenden Doppellagenbleches, insbesondere Noppenbleches, mit einem Fügeblech durch Punkt- oder Rollnaht-Widerstandsschweißen mit auf den Außenseiten der beiden Deckbleche des Doppellagenbleches zu kontaktierenden Schweißelektroden.
Doppellagenbleche sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Bei einem bekannten Doppellagenblech (DE 195 03 166 AI), von dem mindestens ein Deckblech Noppen aufweist, sind die beiden Deckbleche an den Stirnseiten der Noppen miteinander verschweißt, wobei allerdings nicht alle Noppen mit dem anderen Deckblech verschweißt sein müssen. Solche Doppellagenbleche zeichnen sich durch ein hohes Flächenträgheitsmoment bei verhältnismäßig kleinem Flächengewicht aus. Wegen dieser Eigenschaft sind sie prädestiniert dafür, in Kraftfahrzeugen eingesetzt zu v/erden.
Ferner ist es bekannt, den Hohlraum zwischen den beiden Deckblechen durch Füllmaterial auszufüllen. Dieses Füllmaterial kann versteifend und geräuschdämmend wirken. Die Herstellung eines solchen Doppellagenbleches mit einer Zwischenlage erfolgt in der Weise, daß die Zwischenlage als Lochmatte auf das genoppte Blech derart aufgelegt wird, daß die Stirnseiten der Noppen
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freiliegen. So lassen sich nach Auflegen des anderen Deckbleches die beiden Deckbleche problemlos an den unmittelbar zu kontaktierenden Stirnseiten der Noppen durch Widerstandsschweißen miteinander verschweißen.
Problematisch ist dagegen das Verschweißen eines solchen Doppellagenbleches mit einem Fügeblech durch Widerstandsschweißen wegen der isolierenden Zwischenlage. Zwar ist ein Verschweißen des Fügebleches mit dem Doppellagenblech im Bereich der Stirnseiten der Noppen problemlos möglich, nicht jedoch an Stellen, wo sich zwischen den beiden Deckblechen die isolierende Zwischenlage befindet. Schweißversuche an Doppellagenblechen mit Deckblechen von 0,2 bis 0,4 mm Dicke mittels herkömmlichen, kugelige Kontaktflächen aufweisenden Schweißelektroden, von denen die eine Schweißelektrode unmittelbar auf das Noppenblech und die andere Schweißelektrode mittelbar über das Fügeblech mit dem Noppenblech kontaktiert wird, haben ergeben, daß es zum insbesondere ringförmigen Durchbrennen des durch die Schweißelektrode unmittelbar kontaktierten Noppenbleches kommt. Eine hochfeste Verbindung des Fügebleches mit beiden Deckblechen des Doppellagenbleches läßt sich deshalb nicht erreichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, das gewährleistet, daß ein Fügeblech mit beiden Deckblechen eines eine isolierende Zwischenlage aufweisenden Doppellagenbleches durch Widerstandsschweißen verbunden wird.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die eine dem auf der einen Seite des Doppellagenbleches angeordneten Fügeblech
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auf der anderen Seite des Doppellagenbleches gegenüberliegende Schweißelektrode mit der anderen Seite des Doppellagenbleches auf einer die Schweißstelle umfassenden, um mindestens das lOfache größeren Flache als die Schweißfläche und die andere Schweißelektrode mit der einen Seite des Doppellagenbleches über das anliegende Fugeblech kontaktiert werden, wobei zunächst die Zwischenlage im Bereich der Schweißstelle durch kontrollierte Aufheizung der Deckbleche verbrannt wird, indem der Stromfluß zwischen den beiden Schweißelektroden zunächst über die beiden großflächig kontaktierten Deckbleche und mindestens einen neben der Schweißstelle liegenden Nebenschluß erfolgt und nach Freibrennen der Schweißstelle die Deckbleche an der Schweißstelle durch gezielte ortliche Druckbeaufschlagung in elektrisch leitende Berührung gebracht und gemeinsam mit dem Fugeblech verschweißt werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalt man eine Verschweißung des Fugebleches mit beiden Deckblechen, weil beim Aufsetzen der Schweißelektroden eine zu große Stromdichte und damit eine Uberhitzung der Deckbleche an der Schweißstelle vermieden wirc. Der in den Deckblechen fließende Strom verteilt sich auf eine große Querschnittsfläche und fuhrt zunächst nur dazu, daß die für die Verschweißung störende isolierende Zwischenlage zumindest in der unmittelbaren Umgebung des Schweißortes weggebrannt wird. Erst danach kommt es zu einem unmittelbaren Kontakt der Deckbieche am Schweißort. Dann besteht nicht mehr die Gefahr eines Durchbrennens oder ringförmigen Ausbrennens an der Kontaktstelle des Deckbleches zur Schweißelektrode. Ein ausreichend großer Stromfluß zum Wegbrennen wird über den Nebenschluß ermöglicht. Bei einem Noppenblech können es die
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miteinander verschweißten Noppen sein. Bei einem Doppellagenblech ohne solche kontaktgebenden Noppen kann eine kunstliche Kontaktbrücke zwischen den beiden Doppellagenblechen hergestellt werden.
Um eine zu große Stromdichte beim Aufsetzen der Schweißelektroden zu vermeiden, gibt es mehrere Möglichkeiten. Nach einer ersten Alternative ist vorgesehen, daß für die großflächige Kontaktierung durch die eine Schweißelektrode eine plattenformige Schweißelektrode oder eine ringförmige Schweißelektrode mit einem mittigen Stutzzapfen verwendet wird. Nach einer zweiten alternativen Losung ist vorgesehen, daß ein verlorenes Blechstuck zwischen der Schweißelektrode und dem Deckblech verwendet wird, das mitverschweißt wird. Ein solches verlorenes Blechstuck ist auch insofern von Vorteil, als es verstärkend wirkt.
Um nach Verbrennen der Zwischenlage den unmittelbaren Kontakt der Deckbleche sicherzustellen, ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß für die andere Schweißelektrode eine Schweißelektrode mit einer kugeligen Kontaktfläche verwendet wird. Bei Druckbeaufschlagung druckt die Schweißelektrode mit der kugeligen Kontaktflache über das Fugeblech das Deckblech in den Hohlraum des Doppellagenbleches hinein und bringt es n Kontakt mit dem anderen Deckblech.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausfuhrungsbeispiel darstellenden Zeichnung naher erläutert. Im einzelnen zeigen:
Figur 1 ein zwischen zwei Schweißelektroden angeordnetes Doppellagenblech und Fugeblech im
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Augenblick des Kontaktierens im Axialschnitt in schematischer Darstellung,
Figur 2 das Doppellagenblech und das Fügeblech gemäß Figur 1 nach dem Verschweißen
u n d
Figur 3 ein Doppellagenblech mit Fügeblech und einem verlorenen Blechstück nach dem Verschweißen in isometrischer Darstellung.
Ein in Figur 1 dargestelltes Doppellagenblech besteht aus zwei Deckblechen 1,2 aus Stahl mit einer charakteristischen Dicke von 0,2 bis 0,4 mm. Das in der Zeichnung dargestellte untere Deckblech 1 ist flach, während das obere Deckblech 2 mit Noppen 3,4 versehen ist. Die beiden Deckbleche 1,2 sind an den Stirnseiten der Noppen 3,4 miteinander verschweißt. Zwischen beiden Deckblechen 1,2 befindet sich eine Zwischenlage 5 aus imprägniertem Papier in Form einer gelochten Matte. Die Löcher 6,7 in der Zwischenlage 5 korrespondieren mit den Noppen 3,4, so daß beim Verschweißen der beiden Deckbleche 1,2 diese sich an den Stirnseiten der Noppen 3,4 unmittelbar berühren. Bei einer üblichen Noppentiefe von knapp 2 mm und Blechdicken von 0,2 bis 0,4 mm ergibt sich somit ein Doppellagenblech von rund 2 mm Gesamtdicke .
Bei einem solchen Doppellagenblech 1-7 gilt es, ein Fügeblech 8 aus Stahl mit einer charakteristischen Dicke zwischen 0,5 und 1 mm durch Widerstandsschweißen, und zwar durch Punkt- oder Rollnahtschweißen, mit dem Doppellagenblech 1,2 zu verbinden. Zum Verschweißen wird
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das Fügeblech 8 flach an die äußere Seite la des ebenen Deckbleches 1 angelegt, wie Figur 1 zeigt. Dann werden Schweißelektroden 9,10 von beiden Seiten angesetzt. Wie zu erkennen ist, liegen die Achsen der Schweißelektroden 9,10 im Bereich der isolierenden Zwischenlage 5 und nicht im Bereich eines Noppens 3,4.
Während die untere Schweißelektrode 9 eine kugelige Kontaktfläche 9a mit einem um diese kugelige Kontaktfläche 9a gelegten Keramikring oder PTFE-Ring 9b aufweist, der im Falle von verzinkten Blechen eine ringförmige Zinkbildung am Fügeblechkrater verhindern soll, ist die obere Schweißelektrode 10 als Ringelektrode ausgebildet. Sie weist einen Kontaktring 10a und einen mittigen Stützzapfen 10b auf, der etwas zurückversetzt ist, so daß er beim Aufsetzen der Schweißelektrode 10 auf die äußere Seite 2a des genoppten Deckbleches 2 im Gegensatz zu dem Ringkontakt 10a noch nicht kontaktiert. Sobald nun bei dieser Konstellation Strom zugeführt wird, verteilt sich dieser Strom großflächig in den Deckblechen 1,2, wobei die miteinander verschweißten Bereiche an den Noppen 3,4 einen Nebenschluß bilden. Bei einer solchen Kontaktgabe und Stromeinleitung in das Doppellagenblech 1-7 kommt es wegen der besonders hohen Stromdichte in der unmittelbaren Umgebung der unteren Schweißelektrode 9 und damit auch im Bereich 11 der späteren Schweißstelle 12 zu einer starken Aufheizung der Deckbleche 1,2, die zwar zum Verbrennen der isolierenden Zwischenlage 5 in diesem Bereich 11 der Schweißstelle 12 führt, die aber nicht so groß ist, daß es zum Aufschmelzen/Wegschmelzen, zum Beispiel des oberen Deckbleches 2, in diesem Bereich kommt. Da die Schweißelektroden 9,10 mit Druck beaufschlagt werden und die Druckbeaufschlagung andauert, drückt die untere Schweißelektrode 9 mit ihrer kugeligen
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Kontaktfläche das Fügeblech 8 und das untere Deckblech 1 in den durch das Wegbrennen der Zwischenlage 5 geschaffenen Freiraum ein, so daß das untere Deckblech 1 unmittelbar mit dem oberen Deckblech 2 kontaktiert wird. Dabei stützt der Stützzapfen 10b das obere Deckblech 2 ab. Im Endergebnis erhält man so eine Schweißverbindung zwischen dem Fügeblech 8 und dem Doppellagenblech, bei der beide Deckbleche 1,2 mit dem Fügeblech 8 verschweißt sind .
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 3 ist anstelle der ringförmigen Schweißelektrode 10 ein verlorenes Blechstück 13 verwendet worden. In diesem Fall kann an dieses Blechstück 13 die gleiche Schweißelektrode wie die Schweißelektrode 9 beim Ausführungsbeispiel der Figur 1 angesetzt werden.
Sofern Doppellagenbleche ohne Noppen mit einem Fügeblech verschweißt werden sollen, dann kann ein künstlicher Nebenschluß dadurch hergestellt werden, daß seitlich neben der späteren Schweißstelle eine elektrische Brücke an das Fügeblech angeschlossen wird, die mit dem gegenüberliegenden Deckblech in Verbindung steht.
Claims
1. Verfahren zum Verschweißen eines eine Zwischenlage aus verbrennbarem Material, insbesondere imprägniertem Papier, aufweisenden Doppellagenbleches, insbesondere Noppenbleches, mit einem Fügeblech (8) durch Punkt- oder Rollnaht-Widerstandsschweißen mit auf den Außenseiten der beiden Deckbleche (1,2) des Doppellagenbleches zu kontaktierenden Schweißelektroden (9,10), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die eine dem auf der einen Seite (la) des Doppellagenbleches angeordneten Fügeblech (8) auf der anderen Seite (2a) des Doppellagenbleches gegenüberliegende Schweißelektrode (10) mit der anderen Seite (2a) des Doppellagenbleches auf einer die Schweißstelle umfassenden, um mindestens das lOfache größeren Fläche als die Querschnittsfläche der Schweißstellen (12) und die andere Schweißelektrode (9) mit der einen Seite (la) des Doppellagenbleches über das anliegende Fügeblech (8) kontaktiert werden, wobei zunächst die Zwischenlage (5) im Bereich (11) der Schweißstelle (12) durch kontrollierte Aufheizung der Deckbleche (1,2) verbrannt wird, indem der Stromfluß zwischen den beiden Schweißelektroden (9,10) zunächst über die beiden großflächig kontaktierten Deckbleche (1,2) und mindestens einem neben der Schweißstelle (12) liegenden Nebenschluß erfolgt und nach Freibrennen der Schweißstelle (12) die Deckbleche (1,2) an der
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Schweißstelle (12) durch gezielte örtliche Druckbeaufschlagung in elektrisch leitende Berührung gebracht und gemeinsam mit dem Fügeblech (8) verschweißt werde .
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß für die großflächige Kontaktierung durch die eine Schweißelektrode (10) eine plattenförmige Schweißelektrode oder ringförmige Schweißelektrode mit einem mittigen Stützzapfen (10b) verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß für die großflächige Kontaktierung durch die eine Schweißelektrode (10) ein verlorenes Blechstück (13) zwischen der Schweißelektrode und dem Deckblech (2) verwendet wird, das mitverschweißt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß für die andere Schweißelektrode (9) eine Schweißelektrode mi* einer kugeligen Kontaktfläche (9a) verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß für den Nebenschluß eine elektrische Brücke zwischen den Deckblechen (1,2) und/oder dem Blechstück (13) und/oder dem Fügeblech (8) verwendet wird.
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GEANDERTE ANSPRUCHE
[beim Internationalen Büro am 26. August 1999 (26.08.99) eingegangen; ursprünglicher Anspruch 1 durch neuer Anspruch 1 ersetzt; neuer Anspruch 6 hinzugefügt; alle weiteren Ansprüche unverändert (3 Seiten)]
A N S P R U C H
Verfahren zum Verschweißen eines Doppellagenbleches (1,2,5), bestehend aus zwei Deckblechen (1,2) und einer Zwischenlage (5) aus brennbarem Material, insbesondere aus imprägniertem Papier, mit einem Fügeblech (8) durch Widerstands- oder Widerstandsrollennahtschweißen, wobei das erste Deckblech (1) an dem Fügeblech (8) anliegt und zum Verschweißen jeweils die eine von einander gegenüberliegenden Schweißelektroden (9,10) das zweite Deckblech (2) und die andere Schweißelektrode das Fügeblech (8) kontaktieren, so daß der Strom zwischen den Schweißelektroden (9,10) zunächst über das zweite Deckblech (2) , mindestens einen neben der Schweißstelle (12) liegenden Nebenschluß (3,4), das erste Deckblech (1) und das Fügeblech (8) fließt, dabei die Zwischenlage erwärmt und im Bereich der Schweißstelle (12) entfernt wird und anschließend die Deckbleche (1,2) bei unmittelbarer Kontaktierung miteinander zusammen mit dem Fügeblech (8) verschweißt werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die eine Schweißelektrode (10) das zweite Deckblech (2) mit einer mindestens 10-fach größeren Fläche als die Querschnittsfläche der Schweißstelle (12) kontaktiert, daß der fließende Strom die Zwischenlage (5) im Bereich (11) der Schweißstelle (12) durch kontrollierte Aufheizung der Deckbleche (1,2), ohne sie aufzuschmelzen, verbrennt, und daß nach erfolgtem Freibrennen der Schweißstelle beide Deckbleche durch gezielte örtliche Druckbeaufschlagung nur an der Schweißstelle (12) mit dem
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Fügeblech (8) in elektrisch leitende Berührung gebracht und gemeinsam mit diesem verschweißt werden.
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A N S P R U C H 6
Verfahren nach Anspruch 5, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß mindestens ein Deckblech (2) mit Noppen (3,4) verwendet wird, die mit ihren Spitzen an dem anderen Deckblech (1) angeschweißt sind und als Nebenschluß dienen.
-13- ARTIKEL 19 GENANNTE ERKLÄRUNG
Der Anspruch 1 vom 26. Mai 1999 wird durch die beiden beiliegenden Ansprüche 1 und 6 ersetzt.
Der neue Anspruch 1 ist gegenüber dem Stand der Technik des Patent Abstracts of Japan, vol. 013, no. 060 (M-796) , 10. Februar 1989 und JP 63 264279 A (NKK CORP.), 1. November 1988 abgegrenzt worden. Der neue Anspruch 6 enthält das Merkmal des schon in ursprünglichen Unterlagen als besondere Ausgestaltung genannten Noppenbleches .
Die Seite 1 der Beschreibung vom 26. Mai 1999 wird durch die beiliegenden neuen Seiten 1, la und lb und die Seite 3 vom 26. Mai 1999 durch die beiliegende neue Seite 3 ersetzt.
Diese neuen Unterlagen sind an den Wortlaut des neuen Anspruches angepaßt worden (Seite 1, Absatz; Seite 3, Absatz) . Auf Seite 1, Absatz 2 ist der Stand der Technik des Patent Abstracts of Japan, vol. 013, no. 060 (M-796) , 10. Februar 1989 und JP 63 264279 A (NKK CORP.), 1. November 1988 gewürdigt worden.
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| US6369346B1 (en) | 2002-04-09 |
| DE19815476C1 (de) | 2000-01-13 |
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